Optymalizacja pracy i zużycia energii elektrycznej w napędach z regulacją częstotliwościową



Podobne dokumenty
Optymalizacja zużycia energii elektrycznej w napędach sterowanych z przetwornic częstotliwości

UKŁADY NAPĘDOWE POMP I WENTYLATORÓW - OSZCZĘDNOŚĆ ENERGII. Mgr inż. Adam Tarłowski TAKOM Sp. z o.o.

Seria Jubileuszowa. Rozwiązania informatyczne. Sprężarki śrubowe Airpol PRM z przetwornicą częstotliwości. oszczędność energii. ochrona środowiska

Doświadczenia audytora efektywności energetycznej w procesach optymalizacji gospodarki energetycznej w przedsiębiorstwach

Technologia Godna Zaufania

Znaczenie audytów efektywności energetycznej w optymalizacji procesów energetycznych

Przykładowe systemy i gniazda technologiczne dla branży tworzyw sztucznych

Instalacje grzewcze, technologiczne i przesyłowe. Wentylacja, wentylacja technologiczna, wyciągi spalin.

Optymalizacja rezerw w układach wentylatorowych spełnia bardzo ważną rolę w praktycznym podejściu do zagadnienia efektywności energetycznej.

obrotowej z uwzględnieniem charakterystyki instalacji

WSPÓŁPRACA UKŁADU SKOJARZONEGO Z TURBINĄ GAZOWĄ Z SYSTEMEM ELEKTROENERGETYCZNYM I SYSTEMEM CIEPŁOWNICZYM MIASTA OPOLA

Sala Konferencyjna, Inkubator Nowych Technologii IN-TECH 2 w Mielcu, ul. Wojska Polskiego 3.

Podręcznik najlepszych praktyk w zakresie efektywności energetycznej

Elektroniczne pompy pionowe

Finansowanie inwestycji energooszczędnych w Polsce

PROCEDURA DOBORU POMP DLA PRZEMYSŁU CUKROWNICZEGO

VI Konf. Nauk.-Techn.WODA i ŚCIEKI W PRZEMYŚLE Lublin, września 2012 r. Wpływ doboru pomp na efektywność energetyczną układów pompowych

Identyfikacja potencjału oszczędności energii jako podstawa w procesie poprawy efektywności energetycznej przedsiębiorstwa

WYKŁAD 11 POMPY I UKŁADY POMPOWE

POPRAWA EFEKTYWNOŚCI ENERGETYCZNEJ UKŁADU NAPĘDOWEGO Z SILNIKIEM INDUKCYJNYM ŚREDNIEGO NAPIĘCIA POPRZEZ JEGO ZASILANIE Z PRZEMIENNIKA CZĘSTOTLIWOŚCI

Dlaczego pompa powinna być "inteligentna"?

System monitoringu i sterowania pomp obiegowych

Możliwości poprawiania efektywności energetycznej w polskich zakładach

Modernizacje energetyczne w przedsiębiorstwach ze zwrotem nakładów inwestycyjnych z oszczędności energii

Charakterystyki przepływowe pompy wiedza podstawowa o urządzeniu

Softstarty MCI - układy łagodnego rozruchu i zatrzymania

POPRAWA EFEKTYWNOŚCI ENERGETYCZNEJ UKŁADU NAPĘDOWEGO POMPY WODY ZASILAJĄCEJ DUŻEJ MOCY

Poprawa efektywności energetycznej w przemyśle: zadanie dla Herkulesa czy praca Syzyfa?

Wsparcie dla działań na rzecz poprawy efektywności energetycznej ze strony systemów informatycznych

Zestaw wyposażenia elektrycznego do sterowania sprzęgłami typu Turbo Voith TPLK ze zmiennym wypełnieniem

liwości poprawiania efektywności energetycznej w polskich zakładach

Automatyczne sterowanie pracą źródła ciepła. Mirosław Loch

Podgrzew gazu pod kontrolą

PRZEMIENNIKI CZĘSTOTLIWOŚCI W DWUSIL- NIKOWYM NAPĘDZIE WAŁU TAŚMOCIĄGU PO- WIERZCHNIOWEGO

WRe. Pompy wielostopniowe pionowe sterowane elektronicznie ZAOPATRZENIE W WODĘ POMPY WIELOSTOPNIOWE PRZEZNACZENIE ZASTOSOWANIE DANE TECHNICZNE

Poprawa parametrów procesu Oszczędność energii. Rozwiązania Dyneo Silniki z magnesami trwałymi o zmiennej prędkości

Pompy i układy pompowe

Fabryka Wentylatorów OWENT sp. z o.o Olkusz, Aleja 1000-lecia 2a. UŻYTKOWANIE W PRZEMYŚLE

Podgrzew gazu pod kontrolą

WYMAGANIA TECHNICZNE DLA POMP WIROWYCH DŁAWNICOWYCH STOSOWANYCH W W.S.C.

Powietrze jest darmowe. Sprężone powietrze już nie. Oszczędzaj energię - obniż rachunki.

POMPY. Seria STU4. CP wersja ze stałym ciśnieniem. Zakres mocy do ok. 8 m³/h i wysokość pompowania 140 m

Zespół Ciepłowni Przemysłowych CARBO-ENERGIA sp. z o.o. w Rudzie Śląskiej Modernizacja ciepłowni HALEMBA

VI TARGI ENERGII / Jachranka

Jak i z kim obniżać koszty sprężonego powietrza w przemyśle. Optymalizacja systemów sprężonego powietrza

Szczegółowy Opis Przedmiotu Zamówienia. Zakup pomp wirowych 35B63 WYK.LH14 dla ECL

AUDYT NAPĘDU ELEKTRYCZNEGO

Parametry elektryczne i czasowe układów napędowych wentylatorów głównego przewietrzania kopalń z silnikami asynchronicznymi

POPRAWA EFEKTYWNOŚCI EKSPLOATACJI MASZYN

Podręcznik eksploatacji pomp w górnictwie

Ocena wydajności instalacji sprężonego powietrza na podstawie analizy pracy sprężarek

WYMAGANIA TECHNICZNE DLA POMP WIROWYCH BEZDŁAWNICOWYCH STOSOWANYCH W W.S.C.

Szanowni Państwo, marca 2014 r. tel / biuro@idwe.pl /

Modulowana pompa ciepła powietrze/woda kw

Efektywność energetyczna w przemyśle spożywczym na przykładzie browarów

Nieefektywne wykorzystanie energii w typowych instalacjach i urządzeniach zakładów produkcyjnych przemysłu spożywczego. Make the most of your energy

Ankieta do opracowania "Planu Gospodarki Niskoemisyjnej na terenie Gminy Konstancin-Jeziorna"

Kompresor śrubowy JOSVAL - MISTRAL Set 15-B AS - ZESTAW (500L, 15KM, 10BAR) + osuszacz + filtr (nowość) (promocja)

Kocioł na biomasę z turbiną ORC

Techniczno-ekonomiczne aspekty modernizacji źródła ciepła z zastosowaniem kogeneracji węglowej i gazowej w ECO SA Opole.

Dobre praktyki BRANŻA DRZEWNA. Oszczędność drewna dzięki zastosowaniu pomniejszonych przekrojów elementów mebli szkieletowych

Narzędzia informatyczne w zarządzaniu inwestycjami eko-energetycznymi

Elektroniczne pompy obiegowe do c.o.

Dobre praktyki praktyczne metody poprawy efektywności wykorzystania energii w elektrycznych układach

New Energy Transfer S.A.

NODA System Zarządzania Energią

Audyt energetyczny sprężonego powietrza

Technika napędowa a efektywność energetyczna.

Modelowe ISE dla Resortu Turystyki SPA

Instalacja z zaworem elektronicznym EEV dla TELECOM Italia

Przemysłowy audyt energetyczny

Pompy w górnictwie Grzegorz Pakuła, Marian Strączyński SPIS TREŚCI

VarioDry SPN

Zestawy pompowe PRZEZNACZENIE ZASTOSOWANIE OBSZAR UŻYTKOWANIA KONCEPCJA BUDOWY ZALETY

PSH - Sprężarki spiralne do układów ogrzewania - R410A

Kompleksowe podejście do rozwoju systemów ciepłowniczych

3.0 FALOWNIKI ASTRAADA DRV

Pompy wielostopniowe pionowe

Formularz danych dotyczących przedsiębiorstwa ciepłowniczego na potrzeby opracowania "Planu Gospodarki Niskoemisyjnej dla Gminy Kudowa Zdrój"

Skandynawskie Osuszacze Powietrza SPRĘŻARKI ŚRUBOWE MARANI

Budowa układu wysokosprawnej kogeneracji w Opolu kontynuacją rozwoju kogeneracji w Grupie Kapitałowej ECO S.A. Poznań

CHILLER. 115 Cechy. 120 Specyfikacja. 121 Wymiary

I. CZĘŚĆ INFORMACYJNA. Nazwa firmy. Adres. Rodzaj działalności

Modelowanie sieci ciepłowniczych jako istotny element analizy techniczno-ekonomicznej

Wnioski z audytów - liwości ograniczania energochłonno typowych instalacji i urządze

Metodyka budowy strategii

Zasilanie silnika indukcyjnego poprzez układ antyrównoległy

NPB. Pompy jednostopniowe normowe ZAOPATRZENIE W WODĘ POMPY JEDNOSTOPNIOWE PRZEZNACZENIE ZASTOSOWANIE ZAKRES UŻYTKOWANIA CECHY KONSTRUKCYJNE

Technika napędów elektrycznych jako klucz obniżenia kosztów energii.

Systemy monitoringu energii. Oszczędności energii w układach silnikowych.

Audyt energetyczny klucz do optymalnej termomodernizacji budynków. Źródła finansowania przedsięwzięć termomodernizacyjnych i ekoenergetycznych

VIESMANN VITOCAL 200-S Pompa ciepła powietrze/woda, wersja Split 3,0 do 10,6 kw

Modulowana pompa ciepła solanka/woda kw

Technologie efektywnego wykorzystania i odnawialnych źródeł energii w budynkach

KOMPAKTOWE AGREGATY HYDRAULICZNE

Nazwa firmy: Autor: Telefon: Fax: Dane: Klient: Numer klienta: Kontakt:

MAN Truck & Bus Ekologicznie i ekonomicznie w przyszłość. MAN EURO VI: hybryda

Modulowana pompa ciepła woda/woda kw

Nazwa firmy: Autor: Telefon: Dane:

Ocena techniczna systemu FREE COOLING stosowanego w agregatach wody lodowej dla systemów klimatyzacji.

Transkrypt:

Optymalizacja pracy i zużycia energii elektrycznej w napędach z regulacją częstotliwościową przykłady praktycznych zastosowań Andrzej Gizicki Biuro Inżynierskie ANAP www.anap.pl 1

Regulacja częstotliwościowa podstawowe informacje Model zastępczy silnika asynchronicznego Schemat blokowy przetwornicy częstotliwości Przebiegi napięcia na wyjściu przetwornicy 2

Regulacja częstotliwościowa charakterystyki maszyn roboczych Ilość energii jaką musimy dostarczyć do maszyny roboczej wyznacza aktualne zapotrzebowanie na moment obrotowy silnika napędzającego maszynę Maszyny nawijające, naciągające Przenośniki taśmowe, suwnice,, wyciągarki, pompy śrubowe, obrabiarki Walcarki, sprężarki śrubowe, Maszyny wykorzystujące siłę odśrodkową np. wentylatory, pompy wirowe odśrodkowe, wirówki 3

Regulacja częstotliwościowa podstawowe zależności k współczynnik regulacji k = Nr/Nn k < 1 Napędy pomp wirowych i wentylatorów wydajność = k x prędkość obrotowa ciśnienie robocze = k 2 x prędkość obrotowa zużycie energii elektrycznej = k 3 x prędkość obrotowa Napędy linii transportu, pomp śrubowych, obrabiarek wydajność = k x prędkość obrotowa zużycie energii elektrycznej = k x prędkość obrotowa 4

Potencjał oszczędności energetycznych w napędach W Polsce napędy elektryczne zużywają ok. 56%-60% energii wytwarzanej w przeciągu roku. >>> 90% to napędy prądu przemiennego. Rodzaj napędu Procentowe zużycie energii elektrycznej [%] Napędy pomp 30 Napędy wentylatorów i dmuchaw 18 Napędy kompresorów 14 Napędy obrabiarek 10 Napędy środków transportu 8 Wniosek: Pozostałe napędy 20 Około 50% energii zużywają napędy pomp, wentylatorów i dmuchaw. 5

Potencjał oszczędności energetycznych w napędach Udział poszczególnych grup silników w całkowitych oszacowanych oszczędnościach energii (wg. FEWE*) *) FEWE Fundacja na rzecz Efektywnego Wykorzystania Energii) 6

Potencjał oszczędności energetycznych w napędach Udział poszczególnych typów urządzeń w całkowitych oszacowanych oszczędnościach energii dla regulacji napędów (wg. FEWE*) *) FEWE Fundacja na rzecz Efektywnego Wykorzystania Energii) 7

Regulacja prędkości obrotowej pompy wirowe Dlaczego opłaca się stosować przetwornice częstotliwości dla sterowania pracą pomp wirowych? Pompy wirowe - zapotrzebowanie energii - podstawowe wykresy Wartość zadana ciśnienia Pressure 5 0 4 5 4 0 3 5 3 0 2 5 2 0 1 5 1 0 5 0 Charakterystyka pompy Punkt pracy Krzywa regulacji Ch-ka oporów instalacji 0 1 0 0 2 0 0 3 0 0 4 0 0 5 0 0 6 0 0 F lo w P P 8

Zapotrzebowanie energii - układ bez regulacji - znamionowe warunki pracy Pressure 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 Energia = k x Przepływ x Ciśnienie 0 100 200 300 400 500 600 Flow 9

Analiza przypadku - wymagana wielkość przepływu jest mniejsza niż przepływ nominalny Pressure 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 0 100 200 300 400 500 600 Flow Wymagana wielkość przepływu 10

Regulacja przepływu z zastosowaniem zaworu dwudrogowego (dławienie) Energia Pressure 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 0 100 200 300 400 500 600 Flow 11

Regulacja przepływu z zastosowaniem zaworu trójdrogowego (Bypass) Pressure 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 0 100 200 300 400 500 600 Flow Energia Zawór upustowy 12

Regulacja przepływu z zastosowaniem regulacji prędkości obrotowej pompy (regulacja wydajności) Pressure 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 0 100 200 300 400 500 600 Flow Energia 13

Czy opłaca się stosować regulację częstotliwościową? Regulacja wydajności sterowanych maszyn roboczych - optymalizacja technologii Dopasowanie charakterystyk poboru mocy do rzeczywistego zapotrzebowania Oszczędności zużycia energii elektrycznej niższe koszty wytworzenia finalnego produktu obniżenie mocy zamawianej u dostawcy energii elektrycznej Poprawa współczynnika mocy (współczynnik mocy ~1) ograniczenie lub całkowite wyeliminowanie potrzeby stosowania zespołów kondensatorów kompensacyjnych Poprawa sprawności zasilanych silników elektrycznych maszyn roboczych obniżenie kosztów inwestycyjnych w nowych instalacjach obniżenie obciążenia transformatorów nn redukcja stosowanych aparatów elektrycznych obniżenie maksymalnych prądów występujących w układach zasilania 14

Od czego zacząć optymalizacje zużycia energii przez zastosowanie regulacji częstotliwościowej? Zbieraj owoce z najniższej gałęzi Nie ma sensu wspinanie się na wierzchołek drzewa, by zbierać jabłka, jeżeli można bez wysiłku stanąć na ziemi i dosięgnąć je z takiej pozycji. Po przeniesieniu tej idei do oszczędności energii, oznacza to, że rozpocząć trzeba od zastosowania wskazówek pomagających w oszczędnościach, nie wymagających inwestycji, a które mogą zostać wdrożone beznakładowo lub przy proporcjonalnie małym nakładzie. Po wdrożeniu podstawowych działań, można rozpocząć kolejną serię działań. Zanim rozpoczniemy analizę układu napędowego pod kątem zastosowania regulacji wydajności jako czynnika optymalizującego koszty eksploatacji musimy mieć przekonanie, że inne sposoby zostały wyczerpane (!!!!) 15

Na początek konieczne jest przeprowadzenie analizy opłacalności inwestycji Trzeba znać stan obecny konieczne monitorowanie zapotrzebowania na czynnik technologiczny (woda, ciepło, para, powietrze, itp.) lub wymagania wydajności maszyny roboczej konieczne monitorowanie przez okres pozwalający na określenie profilu zapotrzebowania na czynnik technologiczny w dłuższym okresie czasu zużycia energii elektrycznej w odniesieniu do profilu zapotrzebowania technologicznego liczby uruchomień i zatrzymań układu bieżących kosztów materiałowych i osobowych utrzymania w ciągłości pracy monitorowanej instalacji Należy określić - czego oczekujemy od modernizowanej instalacji? jakie mamy rzeczywiste potrzeby technologiczne? jaka jest potrzebna maksymalna wydajność instalacji dla realizacji zadania technologicznego? Ponadto powinniśmy się zastanowić i odpowiedzieć sobie na pytania czy obecna instalacja jest właściwa do realizacji naszych celów? Jeśli nie, to co należy zrobić - zmienić urządzenia wykonawcze, np. dobrać urządzenia o mniejszych wydajnościach?!!! Musimy mieć narzędzie, które pozwoli nam to wszystko skonsolidować i odpowiedzieć na pytanie jak długo będę czekać na zwrot poniesionych nakładów?? 16

Nie ma narzędzi uniwersalnych!!!! Na część pytań pozwalają odpowiedzieć programy narzędziowe proponowane przez firmy produkujące przetwornice częstotliwości, ale ograniczają się one w większości przypadków do napędów o charakterystyce wentylatorowo- pompowej. W zdecydowanej większości przypadków są to programy dostępne jako freeware 17

Programy analizujące zużycie energii Co możemy uzyskać? Analizę zużycia energii w układach pomp wirowych i wentylatorów Analizę porównawcza układów z przetwornicami częstotliwości z tradycyjnymi metodami regulacji przepływu (np. dławienie zaworem, żaluzja na wlocie wentylatora, dławienie na wylocie wentylatora) Określenie czasu zwrotu nakładów z tytułu oszczędności w zużyciu energii elektrycznej Jakimi danymi musimy dysponować? wymagania technologiczne (wydajność, wymagane ciśnienie robocze) profil rozkładu wydajności np.. w ciągu roku czas pracy analizowanego układu w ciągu roku (np.. ilość godzin) podstawowe dane techniczne analizowanego układu (moc silnika ) wartość przewidywanych nakładów rodzaj (typ) realizowanej dotychczas tradycyjnej metody regulacji 18

Przykład obliczeniowy z wykorzystaniem VLT Energy Box (Danfoss): - układ pompowy 2 pompy z silnikami 132 kw w miejskiej instalacji ciepłowniczej - porównanie z regulacją realizowaną przez dławienie przepływu zaworem Dane wejściowe: -Schemat instalacji -Charakterystyki pomp -Dane z monitoringu instalacji w referencyjnym okresie eksploatacji 19

Schemat instalacji Do miasta Z ciepłowni Pwy Pwe 2 x 132 kw Płynna regulacja zaworami 20

Charakterystyki pomp 21

Dane z monitoringu instalacji 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 Se 600 400 200 0 0:00 12:00 0:00 12:00 0:00 12:00 0:00 12:00 0:00 12:00 0:00 12:00 0:00 12:00 0:00 12:00 0:00 12:00 0:00 15:00 3:00 15:00 3:00 15:00 3:00 15:00 3:00 15:00 4:00 16:00 4:00 16:00 4:00 16:00 4:00 16:00 4:00 16:00 4:00 16:00 4:00 16:00 4:00 16:00 4:00 17:00 5:00 rate (% of total time) 2,50% 13,06% 27,55% 29,52% 20,57% 5,72% 1,07% 0,00% 0,00% capacity (% of total capacity) 60 65 70 75 80 85 90 95 100 Obliczeniowy czas zwrotu - poniżej 1 roku 22

-Oszczędności energii przykłady aplikacyjne 23

Wodociągi modernizacja pompowni Dotychczasowe rozwiązanie 4 pompy 315 kw/6kv Zakres modernizacji: wymiana pomp (dobór pomp do wymagań hydraulicznych sieci) wymiana silników na silniki nn dobrano silniki 132 kw /0,4 kv zastosowanie przetwornic częstotliwości do sterowania wydajnością zespołu pomp wymiana wyposażenia elektrycznego rozdzielni Modernizację wykonano w II kwartale 2005 Efekty modernizacji znacząca redukcja poboru energii elektrycznej obniżenie mocy zamawianej większa elastyczność systemu pompowego przy zmiennym zapotrzebowaniu na wodę Skumulowane oszczędności 20-30 kpln miesięcznie w stosunku do starego rozwiązania Czas zwrotu inwestycji ok. 2 lata 24

Ciepłownia modernizacja pomp sieciowych Zakres modernizacji analiza hydrauliczna pomp sieciowych - wykonawca Energom (Świdnica) modernizacja pomp (zmiana charakterystyk pomp) ŚFP wymiana silników 315 kw/6kv na silniki 200 kw/0,4 kv zastosowanie przetwornic częstotliwości do sterowania praca pomp rozbudowa DCS o moduły sterowania i monitoringu pomp sieciowych Modernizacja wykonana w 2001 Efekty modernizacji znacząca redukcja zużycia energii elektrycznej poprawa elastyczności systemu zasilania miasta w ciepło znaczące obniżenie zużycia paliwa (węgla) i poprawa sprawności kotłów energetycznych Czas zwrotu inwestycji z uwzględnieniem oszczędności paliwa i poprawy sprawności kotłów 2 sezony grzewcze 25

Zakład przemysłowy przemysł chemiczny instalacja chłodzenia wody przemysłowej Zakres modernizacji Zastosowanie regulacji wydajnościowej w instalacji tłoczenia wody z instalacji przemysłowych do chłodni wentylatorowych w celu jej schłodzenia. Do tej pory zmiana wydajności pompy, w celu dostosowania do bieżącego zapotrzebowania systemu odbywała się w sposób mechaniczny, tj. poprzez dławienie zaworem. wymiana silników 800 kw/6kv na silniki 710 kw/0,69 kv zastosowanie przetwornic częstotliwości do sterowania pracą pomp rozbudowa DCS o moduły sterowania i monitoringu pomp Modernizacja wykonana w 2009 Efekty modernizacji Poprawa sprawności energetycznej układu (+10%) nowe silniki nn z wysoką sprawnością znacząca redukcja zużycia energii elektrycznej (ok. 22 000 zł /miesiąc) poprawa elastyczności systemu Szacowany czas zwrotu inwestycji z uwzględnieniem poniesionych kosztów towarzyszących ok. 2 lata 26

Napędy przenośników taśmowych na ciągu transportu węgla kopalnia węgla brunatnego (2004-2006) Modernizacja napędów przenosników taśmowych na ciągu transportu węgla zastąpienie silników pierścieniowych SN silnikami asynchronicznymi nn z regulacją prędkości obrotowej Główne problemy dotychczasowego rozwiązania niska efektywność energetyczna (niska sprawność silników, duże straty energii w fazie rozruchu) stosunkowo wysokie koszty konserwacji brak możliwości sterowania prędkości taśmociągów w zależności od wielkości transportowanego urobku Zastosowane rozwiązanie zastąpienie silników pierścieniowych silnikami asynchronicznymi (dobranymi ze względu wymaganą dyspozycję momentu na wale) zastosowanie przetwornic częstotliwości indywidualnie na każdy silnik stacji (każda stacja robocza - 4 silniki 315 kw) z regulacją prędkościowo-momentową ze sprzędzeniem obwodów pośrednich (układ Loadsharing) i pracą w trybie Master Slave docelowo zmodernizowano cały jeden ciąg węglowy 7 stacji roboczych Efekt modernizacji poprawa elastyczności sterowania napędami stacji obniżenie kosztów eksploatacji i konserwacji możliwość uzależnienia prędkości taśmociągu od wielkości transportowanego urobku znaczące oszczędności energetyczne (ok. 50% w monitorowanym okresie) w porównaniu z dotychczasowym rozwiązaniem 27

Napędy przenośników taśmowych na ciągu transportu węgla kopalnia węgla brunatnego (2004-2006) 470 m Wspólny wał napędowy A-B Wspólny wał napędowy C-D A B C D Wał napinający Silniki A, B, C, D k latkowe, 315 kw/500v ( poprzednio pierścieniowe 315kW/6kV ) 28

Dziękuję za uwagę i zapraszam do kontaktów 29